第26章_MPLS基本原理

MPLS(Multiprotocol Label Switching)位于TCP/IP协议栈中的链路层和网络层之间，用于向IP层提供连接服务，同时又从链路层得到服务。MPLS以标签交换替代IP转发。
MPLS并不是一种业务或者应用，它实际上是一种隧道技术。这种技术不仅支持多种高层协议与业务，而且在一定程度上可以保证信息传输的安全性。

1.MPLS概述

1.1传统IP转发

1.2ATM信元转发

1.3MPLS标签转发

传统的IP技术简单，且部署成本低，但由于硬件技术存在限制，基于最长匹配算法的IP技术必须使用软件查找路由，转发性能低下。为了适应网络的发展，ATM(AsynchronousTransfer Mode)技术应运而生。ATM采用定长标签(即信元),并且只需要维护比路由表规模小得多的标签表，能够提供比IP路由方式高得多的转发性能。
如何结合IP与ATM的优点成为当时热门话题。多协议标签交换技术MPLS(Multiprotocol Label Switching)就是在这种背景下产生的。

1.4MPLS VPN应用

然而，随着ASIC(Application Specific Integrated Circuit)技术的发展，路由查找速度已经不是阻碍网络发展的瓶颈。这使得MPLS在提高转发速度方面不再具备明显的优势。但另一方面结合其它技术的应用上MPLS成为了一大亮点。

1.5MPLS TE应用

2.MPLS基本原理

2.1MPLS控制平面和转发平面

2.1.1MPLS网络模型

2.1.2MPLS控制平面和转发平面

为了更好的理解MPLS技术必须要了解它的体系结构，MPLS的体系结构由控制平面(Control Plane)和转发平面(Forwarding Plane)组成。

2.2MPLS标签格式

2.2.1帧模式MPLS

MPLS有两种封装模式：
- 帧模式
- 信元模式(ATM采用MPLS信元模式封装，本课不涉及)。
帧模式封装是直接在报文的二层头部和三层头部之间增加一个MPLS标签头。以太网、PPP采用这种封装模式。

MPLS标签是MPLS信息传递的载体，路由器之间通过标签的交互，完成在建立的标签转发路径上传送数据。

2.2.2MPLS报文头部

MPLS头部长度为32bits。
- LABEL:该标签用于报文转发，长度为20bits;
- EXP:通常用来承载IP报文中的优先级，长度为3bits;
- S:标识栈底用来表明是否是最后一个标签(MPLS标签可以多层嵌套),长度为1bit;
- TTL:类似IP头部的TTL,用来防止报文环路等，长度为8bits;

2.2.3MPLS嵌套标签

PID标识二层头部后面的报文类型
- Ethernet
  - 0x0800 IPv4
  - 0x8847 MPLS单播报文
  - 0x8848 MPLS多播报文
- PPP
  - 0x8021 IPv4
  - 0x8281 MPLS单播报文
  - 0x8283 MPLS多播报文
S标识是否是栈底标签
标签嵌套应用
- MPLS VPN
- MPLS TE

这里的Label1,Label2,Label3都指的是前一个胶片中的4个Bytes的MPLS头部，其中包含有20bits的标签信息。

2.3MPLS转发流程

2.3.1FEC与NHLFE

FEC(Forwarding Equivalence Class)转发等价类，是一组具有某些共性的数据流的集合。这些数据流在转发过程中被LSR以相同方式处理。
FEC可以根据地址、业务类型、QoS等要素进行划分。例如，在传统的采用最长匹配算法的IP转发中，到同一条路由的所有报文就是一个转发等价类。
NHLFE(Next Hop Label Forwarding Entry):进行标签转发时用到，NHLFE包含这样一些基本信息：
- 报文的下一跳
- 如何进行标签操作(包括压入新的标签，弹出标签，用新的标签替换原有的标签等操作)。
- NHLFE还可能包含一些其他信息，如发送报文使用的链路层封装等。

2.3.2FEC与NHLFE举例

2.3.3MPLS转发过程

2.3.3.1Ingress LER(RTA)

在Ingress,通过查询FIB表和NHLFE表指导报文的转发。

2.2.3.2LSR(RTB)

在Transit,通过查询ILM(Incoming Label Map)表和NHLFE表指导MPLS报文的转发。

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入标签到一组下一跳标签转发表项的映射称为入标签映射ILM(Incoming Label Map)。ILM在Transit节点的作用是将标签和NHLFE绑定。通过标签索引ILM表，就相当于使用目的IP地址查询FIB,能够得到所有的标签转发信息。

第26章_MPLS基本原理

1.MPLS概述

1.1传统IP转发

1.2ATM信元转发

1.3MPLS标签转发

1.4MPLS VPN应用

1.5MPLS TE应用

2.MPLS基本原理

2.1MPLS控制平面和转发平面

2.1.1MPLS网络模型

2.1.2MPLS控制平面和转发平面

2.2MPLS标签格式

2.2.1帧模式MPLS

2.2.2MPLS报文头部

2.2.3MPLS嵌套标签

2.3MPLS转发流程

2.3.1FEC与NHLFE

2.3.2FEC与NHLFE举例

2.3.3MPLS转发过程

2.3.3.1Ingress LER(RTA)

2.2.3.2LSR(RTB)

2.2.3.3LSR(RTC)

2.2.3.4Egress LER(RTD)

3.本章总结

# 第26章_MPLS基本原理

# 1.MPLS概述

# 1.1传统IP转发

# 1.2ATM信元转发

# 1.3MPLS标签转发

# 1.4MPLS VPN应用

# 1.5MPLS TE应用

# 2.MPLS基本原理

# 2.1MPLS控制平面和转发平面

# 2.1.1MPLS网络模型

# 2.1.2MPLS控制平面和转发平面

# 2.2MPLS标签格式

# 2.2.1帧模式MPLS

# 2.2.2MPLS报文头部

# 2.2.3MPLS嵌套标签

# 2.3MPLS转发流程

# 2.3.1FEC与NHLFE

# 2.3.2FEC与NHLFE举例

# 2.3.3MPLS转发过程

# 2.3.3.1Ingress LER(RTA)

# 2.2.3.2LSR(RTB)

# 2.2.3.3LSR(RTC)

# 2.2.3.4Egress LER(RTD)

# 3.本章总结

第26章_MPLS基本原理

1.MPLS概述

1.1传统IP转发

1.2ATM信元转发

1.3MPLS标签转发

1.4MPLS VPN应用

1.5MPLS TE应用

2.MPLS基本原理

2.1MPLS控制平面和转发平面

2.1.1MPLS网络模型

2.1.2MPLS控制平面和转发平面

2.2MPLS标签格式

2.2.1帧模式MPLS

2.2.2MPLS报文头部

2.2.3MPLS嵌套标签

2.3MPLS转发流程

2.3.1FEC与NHLFE

2.3.2FEC与NHLFE举例

2.3.3MPLS转发过程

2.3.3.1Ingress LER(RTA)

2.2.3.2LSR(RTB)

2.2.3.3LSR(RTC)

2.2.3.4Egress LER(RTD)

3.本章总结